Seramik Nedir Nasıl Yapılır?

Seramik nedir, nasıl yapılır? Hayatımızın vazgeçilmez bir parçası seramik malzemeleri nelerdir? Seramik şekillendirme, presleme, kurutma, sırlama, pişirme işlemlerinin aşamaları nelerdir? Makalemizde seramik ile ilgili önemli konuları inceledik.

Seramik Nedir, Nasıl Yapılır?

Seramik; birbirine kimyasal olarak iyonik ve/veya kovalent bağlı metalik malzemelerin, metal olmayan elementlerle oluşturduğu inorganik ve metal dışı katı malzemelerdir. Seramik, hammadde ve karışımlarının belirli tane boyutlarında öğütülmesi ve şekillendirilme işlemi sonrası kurutularak sırlı ve sırsız olarak belirlenmiş bir ısıl işleme tabi tutularak ısı etkisi ile ve ardından soğutularak kullanıma uygun teknik özellikler kazandırılarak elde edilir. Seramikler mekanik olarak sert ve kırılgandırlar. Seramikler, geleneksel seramik ve ileri teknolojik seramikler olarak iki grupta sınıflandırılır.

Seramik Malzemeleri Nelerdir?

Geleneksel seramikler: doğal hammaddelerden ve genellikle üç temel bileşenden oluşur; kil, kuvars ve feldispat. Kil, geleneksel seramiklerin vazgeçilmez en önemli hammaddesidir Tabakalı yapısı ve tabakalar arası su ihtiva ettiğinden dolayı plastiklik verme özelliğine sahiptir. Kuvars, şekillendirilemez, ancak ürünlere mukavemet özelliği sağlar. Feldispatlar ise, kayaçların bozulmasıyla oluşmuş hammaddedir. Örnek olarak; yapı seramikleri (tuğla, kiremit), kaplama malzemeleri (yer ve duvar karoları), sofra eşyası, porselen refrakterler ve cam sayılabilir. Genel olarak seramik üretimi; hammadde ve karışımlarının hazırlanması, şekillendirme, kurutma, sırlama, pişirme aşamalarından oluşmaktadır. Seramik malzeme üretiminde ana prosesler, toz hazırlık, hammadde hazırlık, şekillendirme, kurutma, sırlama ve pişirmedir.

Toz hazırlık; seramik hammaddeler kırılır, ufaltılır, belirli tane boyutlarına öğütülür, sınıflandırılır ve stok alanlarına sevk edilerek stoklanır. Hammadde hazırlık (Masse hazırlık – Seramik çamur); belirli tane boyutlarına ufaltılmış seramik hammaddeler reçete özelliklerine göre değirmenlerde karıştırılır, homojenleştirilir, belirli tane boyut aralıklarında kuru veya yaş öğütülür, yaş olarak öğütülmesi tamamlanan sulu karışım (çamur) değirmenlerden boşaltılarak havuzlarda dinlendirilir ve şekillendirmek için hazır hale getirilir.

Seramik Nasıl Şekillendirilir? Seramik Nedir Nasıl Yapılır?

Seramike birden fazla yöntem ile şekil verilebilir. Aşağıda seramik biçimlendirme yöntemleri açıklanmıştır.

Alçı Kalıp Kullanımı

Döküm çamuru (Havuzlarda dinlendirilen çamur), yaklaşık %25-30 su oranında alçı kalıplara dökülür. Çamur içindeki su, gözenekli alçı kalıp tarafından emilir. Çamur belli bir et kalınlığında alçı kalıbın şeklini alır. Kalıpta şekillendirme ve kurutma süresi 1 gün olabilir. Basınçlı döküm (pressure casting) yöntemi son teknolojik yöntemdir. Döküm çamuru basınç altında birçok ince deliklerden oluşan reçine kalıba basılır. Deliklerden çamurun suyu giderilir. Kalıpta 10-15 dakika içinde hızlı sürede et kalınlığı oluşur.

Ekstrüzyon

Ekstrüzyon (plastik şekillendirme) yöntemi ile şekillendirme için çamurun nem oranı (%16-18) filter preslerden geçirilerek ayarlanır. Seramik hamur vakumla havası alınarak ekstrüzyona tabi tutulur. Ekstrüzyon cihazın ucuna takılan kalıp ağzına göre şekillendirme sağlanır. Delikli veya deliksiz tüp çubuk, tuğla gibi sabit kesite sahip malzemelerin üretimi yapılır. – Pres yöntemi ile şekillendirme için çamur püskürtmeli kurutuculardan geçirilerek granül haline getirilir. Granüller pres üstü silolarda homojen nem oranının (%5-7) sağlanması için bekletilir. Hazırlanan granül toz pres kalıplarında belirli basınçlarda basılarak şekillendirilir.

Enjeksiyonla Kalıpta Seramik Şekillendirme, Seramik Nedir, Nasıl Yapılır?

Enjeksiyonla kalıpta şekillendirme; karmaşık şekilli ürünlerin üretilmesi için enjeksiyon kalıplama yöntemi kullanılır. Su kullanılmaz. Seramik karışım tozu hacimce %45-55 oranında polimerler içinde vakum altında ergitilerek karıştırılır ve polimer çamur haline getirilir. Bu çamur şekillendirilecek kalıp içine basınç altında enjekte edilir. Çamur donarak kalıbın şeklini alır. Isıl işlem esnasında polimerlerin uzaklaşması ile geriye seramik ürün kalır.

Seramik Presleme, Kuru Presleme, Sıcak Presleme, Soğuk İzostatik Presleme, Seramik Nedir Nasıl Yapılır?

Sıvı veya çamur kıvamındaki karışımın bir kalıp kullanılarak döküm ile şekillendirilmesidir. Plastik şekillendirme: Basınç (Ekstrüzyon) kullanarak yarı yaş seramik şekillendirmesi işlemleridir. Toz sıkıştırma: Bu yöntem; kalıp boşluğuna doldurulmuş tozlara (granüllere) tek yönlü veya çift yönlü olarak basınç uygulayarak şekillendirme esasına dayanmaktadır.
Pişirme işlemi sürekli veya kesikli çalışan fırınlarda yapılabilmektedir. Fırınlar doldurulduktan sonra fırın kapatılarak pişirme işlemi başlatılmakta, pişme işlemi tamamlandığında fırın soğutulmakta ve ürünler boşaltıldıktan sonra tekrar yeni ürünler yüklenmektedir. Tünel fırınlar olarak da adlandırılan sürekli fırınlarda ise bir yandan ürün girerken diğer yandan pişmiş ürün çıkmaktadır. Pişirme işlemi 20-50 saat sürebilmektedir. Alttan veya yandan ısıtmalı olarak çalışabilmektedirler. Porselen ürünlerin üretiminde şekillendirmeden gelen ürünler 1240 oC sıcaklıkta 15-17 saat arasında pişirme işlemine tabi tutulur.
Burada desenler ilgili ürün üzerine yapıştırılır ve sır üstü ise 870 ᵒC sıcaklıkta 2 saat, sır içi ise 1210 ᵒC sıcaklıkta 2 saat pişirilir. Desen kalite ayrımı yapılır ve ürünler paketleme bölümüne gönderilir, depolanır.

Seramik Kurutma

Kurutma işlemi çamur içindeki fiziksel suyun 100 °C civarında uzaklaştırılması işlemidir. Üretimin en önemli aşamasıdır. Çatlak ve deformasyon yaşanmamalıdır. Pişirme öncesi yapılan kurutma, malzemeye gerekli mukavemeti kazandırarak taşıma işlemlerinde malzemenin kırılmasını-çatlamasını, pişirme sırasında su buharının oluşumunu ve fırın içinde malzemenin patlamasını önlemek amacıyla yapılır.
Sırlama; seramik ürüne estetik görünüm ve hijyen kazandırma amacıyla yapılır.

Seramik Sırlama, Boyama

Seramik sırlama nesneye güzel görsel bir görüntü kazandırır ve su geçirgenliğini azaltır. Sır aslında bir tür boyalı cam kumudur. Sırlanan seramik ürünler daha uzun ömürlüdür. Mutfakta kullanılan seramik ürünlerin hepsi aslında sırlanmıştır. Sır sürümeden önce seramik nesnenin yüzeyi temizlemelisiniz. Pürüzsüz seramik yüzeyler sırlamada daha iyi sonuç verir. Çünkü yüzeyde bulunan toz, sırın nesneyi kaplamasına engel olur, pişirdildikten kusur daha belirgin hale gelir. Seramik yüzeyde, sırlama işleminden sonra çatlak, çizik, kabarcık kalabilir. Bu kusurları gidermek için sırı farklı sürme yöntemleri deneyebilirsiniz. Sırrı sünger ile sürme, kompresöy kullanma, daldırma gibi seramik sırlama işlemleri kullanabilirsiniz. Sırlama işleminden sonra seramik nesne pişirilir. Yüksek sıcaklıkta sır erir ve seramik yüzeye renkli camsı bir katman eklenir.

Seramik Pişirme

Seramik pişirme; şekillendirilmiş ve kurutulmuş seramik malzemede birbiri ile temas halinde olan tanelerin yüksek sıcaklıkta ısıl işleme tabi tutularak gözeneklerin azalması, yoğunluğun artması ve malzemeye mukavemet kazandırılması işlemidir. Pişirme sıcaklığı malzemenin ergime derecesinin altında tutulur, kullanım alanı ve reçeteye göre farklılıklar gösterir.
Seramik sınıflarına, üretim aşamasında değişken hammadde kullanımı, katkı kullanımları, proseslerde oluşan çeşitlilikler, fırın kesitlerindeki sıcaklık farkları, tesise özgü uygulanan yöntemler, aynı ürünlerin farklı üretim sıcaklığı ve sürelerinde üretilmesi gibi faktörlerle üretim teknikleri arasında küçük farklar olabilir.

Hammaddeler genel olarak kapalı silolar içinde depolanır. Silikat hammaddeleri, tuğla-kiremit, yer-duvar karoları yapımında doğal bileşimleri ile kullanılabilir; fakat porselen ve sıhhi tesisat ürünlerinde zenginleştirilmiş olarak kullanılmaktadır. Bir seramik ürünün yapımında kullanılan hammadde, katkı ve su oranlarını gösteren tablolar reçete olarak adlandırılmaktadır. Geleneksel seramikler başta olmak üzere seramik üretiminde birden fazla hammadde yer almaktadır. Süs eşyaları, yapı malzemeleri, sıhhi tesisat ve porselen yapımında temel olarak kil, feldspat ve kuvars mineralleri kullanılmaktadır.
Seramik üretiminde kullanılan malzeme grupları Seramik hammaddelerinin ayrı veya karışım halinde şekillendirmeye uygun bir kıvamdaki masse (çamur) haline getirme için uygulanan tüm işlemler “seramik masse hazırlama” olarak adlandırılmaktadır. Kırma, Öğütme, Tane gruplarına ayırma, Suyunu azaltma veya tamamen kurutma, Dozajlama (Reçete oluşturma), Sulu Öğütme, Döküm çamuru, seramik hamuru veya Granül hale getirme, Granülleri Bantlar vasıtasıyla taşıma, Pres üstü silolarda stoklama işlemleridir.

Yapılacak olan işlemler şekillendirme yöntemine göre belirlenmektedir. Kaba seramik ürünleri üretiminde kuru yöntem yani kuru kırma ve öğütme yapılırken, ince seramik üretiminde sulu yöntem uygulanmaktadır. Kaba seramiklerde ortalama boyutu birkaç mm’ye varan masseler hazırlanırken ince seramiklerde 0,1 mm altına düşürülecek şekilde öğütülmesi gerekmektedir. Sulu olarak öğütülmüş massedeki su miktarı, plastik (%17) dökümle şekillendirme için (%30) presleme ile (%7) düşürülmelidir. Kaba seramik mamulleri üretiminde kuru olarak kırılan ve üretilen masseler elenerek tane gruplarına ayrılmakta ve silolarda stoklanmaktadır. Dozajlanan tane grupları şekillendirme prosesine bağlı olarak hedeflenen kıvamı sağlayacak şekilde su ve katkı ilave edilerek şekillendirmeye hazır hale getirilmektedir. Bu aşamada çeşitli karıştırıcılar kullanılmaktadır. En yaygın olarak kullanılan karıştırıcı türü bilyalı değirmenlerdir. Seramik Nedir Nasıl Yapılır?